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PEhficTlo Nhsi12iTs AUX APPARBILS ET AUX IJQUlPEL#KTS pour RAYOUS-X, -
La présente invention vise des perfectionnements aux appareils et aux équipements pour rayons-X.
L'invention couvre), en première ligne,, une combinaison avantageu- se d'un tube générateur de rayons-X, avec son système d'alimentation électrique, grâce à laquelle la concentration des électrons sur 1 anode est automatiquement
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commandée ou réglée au cours du fonctionnement pour fournir les mai11aurs'résul- tats.
Jusqu'ici, il a été d'usage de construire les tubes de rayons X de telle façon que les chocs des électrons, ou rayons cathodiques sur la pièce formant anode ou anticathode, se localise sur un spot focal de surface invariable
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Seule une certaine quantité d'énergie peut être utilisée avec sé- curité pour une étendue donnée de spot focal, et si on en imposait davantage au tube, le métal de l'anede pourrait être fondu ou même vaporisé, ce qui au- rait pour effet de détériorer ou même de détruire le tube générateur de rayons X.
Pour assurer aux radiographies de grandes qualités de "définition" c'est-à-dire obtenir que les détails y soient nettement définis, il est né- cessaire que les dimensions du spot focal soient faibles. Mais lorsqu'on dé- sire un grand débit de rayons X, il est nécessaire de faire un sacrifice de "définition" plus ou moins prononcé, puisqu'un spot focal de plus grandes dimensions doit être obligatoirement utilisé pour éviter tout surchauffage de l'appareil' Etant donné que les conditions auxquelles doit satisfaire l'opé- rateur radiegraphe, pour le contour des radiographies et l'intensité de la production.des rayons X, sont variables, il était d'usage, pour les opérateurs bien équipés de conserver en réserve sous la main, prêts à servir, plusieurs types de tubes à rayons X,
destinés à fonctionner les uns avec un petit spot focal, les autres avec un spot de plus grandes dimensions-
Ceci posé, l'invention fournit un équipement perfectionné de rayons X grâce auquel les dimensions du spot focal, ou tâche émettrice sur l'anticathode, sont déterminées automatiquement, de telle sorte qutavec un accroissement d'énergie, les dimensions du spot focal sont augmentées dans une proportion correspondante, et inversement, ce qui permet à l'opérateur radiographe de disposer constamment des conditions de concentration focale les plus favorables' Cantonnement à une réalisation préférée de l'invention, un dis- positif de concentration électrostatique, dans un tube à rayons X de type thermionique,
est relié à un circuit contenant une source de potentiel qui peut varier automatiquement en fonction de l'énergie traversant le tube à rayons X, de façon à commander ou à régler de manière désirée la concentra- tion focale
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et avantages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple, et dans lesquels :
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La Figure 1 représente schématiquement un équipement à rayons x, conforme à l'invention, comprenant un tube à vide thermionique relié à un tube à rayons X, de manière qu'une chute de potentiel variable dans le tube à vide est utilisée pour charger la pièce qui assure la concentration désirée
La Figure 2 est un schéma relatif à une variante dans laquelle le tube à vide est remplacé par un transformateur électrique.
La Figure 3 est une coupe de détail de la cathode d'un tube à vide conforme à l'invention*
La Figure 4 est le schéma d'un autre équipement conforme à l'in- vention, comportant un rhéostat double pour régler simultanément la décharge dans le tube à rayons X et la concentration de cette décharge.
La Figure 5 est un schéma relatif à une autre variante, compor- tant un dispositif magnétique de concentration
Enfin, la Figure 6 représente une variante comportant le réglage de l'étendue du spot par variation de l'intensité et de la tension du courant fourni au tube L'équipement représenté .figure 1 comprend un tube générateur à rayons X comportant une ampoule 1 munie de renflements opposés et contenant une anode 2 et une cathode 3 (représentée schématiquement) de construction analogue à celle des électrodes utilisées couramment dans certains types de tubes à rayons X.
L'anode est constituée par une masse de métal très réfractaires de préférence en tungstène, et la tige d'anode 4 est scellée dans un support 5.
La cathode, qui est représentée en détail Figure 3, comprend un filament 6 enroulé en hélice ou en spirale, de préférence en tungstène' Ce filament est relié, à une extrémité, à un conducteur 7, et à son autre ex- trémité, à une bague 8 reliée à un conducteur 9. Les conducteurs de cathode sont seellés dans un pied 10 et se dirigent vers des dispositifs de contacts extérieurs, non représentés'
Le filament cathodique 6 est enveloppé par un dispositif de con- centration comprenant une pièce tubulaire 11 en forme de coupe qui est sup- portée par des conducteurs 12-12 qui, à leur tour, sont montés sur un tube métallique fendu 13 porté par le tube de verre 14 formant avec le pied 10 une saillie dans le renflement cathodique de l'ampoule.
Un conducteur 15, venant en contact avec le tube 13, est scellé à travers l'ampoule du tube à rayons X
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sur un circuit extérieur qui sera défini plus loin.
Les conducteurs cathodiques 7 et 9 sont reliés par des fils 16 et
17 à 1'enroulement secondaire 18 d'un transformateur 19, grâce auquel un courant de chauffage est fourni pour maintenir la cathode à une température propice à l'émission des électrons.
Pour engendrer des rayons X, un courant est fourni par l'enrou- lement secondaire à haute tension d'un transformateur principal 20, par l'in- termédiaire d'un redresseur ou d'un transmetteur mécanique 21 do construction appropriée- ; Les transformateurs 19 et 20 prennent tous deux l'énergie alimen- tant leurs enroulements primaires, sur les lignes à courant alternatif 22.
Le circuit d'alimentation 23 du transformateur 19 contient une résistance de réglage 24. Le circuit d'alimentation 25 du transformateur 20 contient un interrupteur représenté en 26'
Un tube à vide 87'est monté dans le circuit 34-28 entre lo trans- formateur 20 et le filament cathodique 6' La cathode 30 du tube 27 est reliée par un cirouit 31, à l'enroulement secondaire 32 qui peut être bobiné sur le noyau du transformateur 19, de même que l'enroulement 18, ou bien encore con- necté de manière quelconque appropriée, de façon à être influencé par les mê- -mes variations de tension que l'enreulement 18. La circuit 31 contient une résistance réglable 33.
Il convient d'observer que le tube à vide 27 est monté en série avec le tube à rayons X, dans le circuit à haute tension 34 qui reçoit le courant pour produire les rayons X. L'impédance, et en conséquence la chute de tension, dans un tube à vide thèrmionique, varie inversement avec la tem- pérature de la cathode, jusqu'à la valeur de saturation de l'émission élec- tronique de la cathode.
La polarisation négative qui est fournie à la pièce de concen- tration focale 11 par la connexion du circuit 15-28 contentant le tube à vide 27, avec cette pièce, est rendue suffisamment grande pour entraîner une con- vergence ou une mise au point par concentration focale des rayons cathodiques sur le spot focal (tâche émettrice sur l'anti-cathode) avec l'étendue la plus favorable pour un courant générateur de rayons X à la'limite inférieure de la portée de fonctionnement du tube à rayons X.
Lorsqu'on désire un courant de fonctionnement plus intense pour
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le tube à rayons X, la température de la cathode 6 doit être élevée. On y pour- voit en réduisant la résistance 24 dans le circuit primaire du transformateur
19, ce qui a pour effet d'élever la température du filament 30 du tube à vide
27 en même temps que d'abaisser la chute de tension dans le tube à vide.
La polarisation négative du dispositif de concentration est ré- duite par l'abaissement de la chute de tension dans le tube à vide, et en con- séquence avec une absorption d'énergie plus grande dans le tube à rayons X, le spot focal est automatiquement accru-
Par un réglage convenable de la résistance 33 dans le circuit cathodique du tube 27, et par une adaptation de la géométrie du tube à rayons X et du tube'à vide, pap rapport à l'émissivité de leurs filaments cathodiques, l'accroissement d'étendue du spot focal peut être amené à varier en fonction d'un accroissement du courant traversant le tube à rayons X, de manière à four- nir constamment le spot le plus favorable avec une énergie absorbée quelconque,
Pour adapter, de manière encore plus précise et plus appropriée,
' les constantes du tube à vide 27 à celles du tube à rayons X, de façon à obte- nir une variation de dimensions précisa du spot focal répondant à la variation du courant passant dans le tube à ra:ons X, il peut être désirable d'ensérer, dans la ligne 28, une résistance à l'endroit désigné en 29 de la fig.6.
La Figure 2 représente un équipement légèrement modifiât,'dans lequel est prévu un transformateur 35 dans le circuit de charge 36-37 du dis- positif de misehau point. Ce transformateur comprend un enroulement secondaire 38 relié au circuit 36-37 conduisant au dispositif de mise au point Il et au filament cathodique 6.
Une résistance élevée 39 est de préférence reliée en dérivation sur l'enroulement secondaire 38, en vue de tenir compte des fluctuations ou impulsions brusques pouvant se produire dans le circuit à haute tension 36-37.
Un enroulement secondaire réglable 40 pour le transformateur 35. est monté an opposition avec l'enroulement 38' cet enroulement 40 étant connec- té par les conducteurs 41, 42 et 37 en série avec le tube à rayons X et avec le transformateur principal à haute tension 20.
Comme précédemment, on utilise un transformateur 43 de chauffage de filament muni d'une résistance réglable 24 dans son circuit primaire et prenant l'énergie sur la circuit 22 courant alternatif.
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La tube à rayons X est du type auto-redresseur, c'est-à-dire que seules des ondes à polarité unique traversant le tube à rayons X, tandis que les ondes à polarité opposée sont supprimées par les caractéristiques al- ternatives du tube.
Les conditions de circuit sont proportionnées par un ajustage des spires effectives de l'enroulement 40, ainsi que par le construction géométri- que du tube à rayons X, de sorte qu'avec une énergie absorbée faible, l'aire du spot focal soit maintenue aussi petite que le permet la sécurité de fonctionne- ment-
Si on le désire, on peut prévoir une résistance réglable 44 dans le circuit primaire du transformateur 33, en vue de déterminer les dimensions du spot dans les conditions de courant minimum et maximum, de telle façon qu'el- les suivent les variations du courant.
Pour comprendre le mécanisme de fonctionnement, on peut supposer que l'intensité augmente dans les tubes à rayons X, et par conséquent dans l'enroulement 40. Il en résulterait une augmentation d'intensité dans le cir- cuit de l'enroulèment 45 , et par conséquent une chute de tension plus grande dans la résistance 44. Par suite de cette chute, la tension dans le circuit 36-37 diminuerait, et ;la dimensions du spot augmenterait. Inversement, toute baisse de courant dans le tube à rayons X entraînerait vne augmentation du po- tentiel de polarisation dans le circuit 36-37 et une plus grande définition de la tâche focale dans le tube à rayons X.
Lorsqu'on réduit la température de la cathode en diminuant la résistance 24 montée dans le circuit primaire du transformateur 43, un courant accru traverse alors le tube à rayons X et, en conséquence, l'enroulement série 40
Etant donné que les enroulements 38 et 40 sont enroulés en oppo- sition, le ogurant accru passant par 1'enroulement 40 produit une diminution de tension dans 11 enroulement 38 et, en conséquence, il abaisse la polarisation du dispositif de mise au point 11, ce qui entraîne un accroissement de l'aire du spot focal.
;En définitive, l'équipement de la Figure 2,qui est analogue à. celui représenté Figure 1, fonctionne de telle faqon que l'aire du ppot focal est automatiquement accrue lorsque le courant traversant le tube à rayons X est accru.
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L'équipement représenté Figure 2 est celui qui convient dans le cas d'un tube à rayons X du type àuto-redresseur, comme celui que représente le dessin.
Dans la varianta de la Figure 4, un rhéostat 25 est prévu'dans le circuit de chauffage 16-17 du filament alimenté en courant alternatif par un transformateur 19 lui-même alimenté par le circuit 22, par l'intermédiaire d'un rhéostat 24, comme décrit en regard de la Figure 1.
Dans le circuit 17-46-15, entre la cathode du tube à rayons X et le dispositif 11 est insérée aussi une résistance variable 47 formant rhéos- tat. Des contacts mobiles 48 et 49 sont montés sur un support coulissant commun 50,'et grâce à ces organes les valeurs des résistances 46 et 47 peuvent être modifiées simplt@nément.
Le tube à'rayons X reçoit le courant à haute tension venant du transformateur 20, par l'intermédiaire d'un redresseur mécanique 21 et d'un circuit secondaire 34 à haute tension.
Dans les deux équipements représentés Figures 1 et 4, un autre redresseur quelconque, par exemple un appareil de type thermionique ou élec- trolytique, peut être substitué au redresseur mécanique 21.
D'autre part, si on le désire, le système redresseur peut être supprimé complètement dans le cas où la tube à rayons X est du type auto- redresseur.
Dans l'équipement représenté Figure 4, lorsque la résistance 46 montée dans le circuit de chauffage du filament, est réduite, ce qui a pour effet d'augmenter l'émissiti@é électronique de la cathode, dans ce cas, la va- leur de la résistance 47 est alors réduite en même temps- Il en résulte une réduction de la polarisation négative du dispositif 11, qui élargit le spot cathodique, en même temps que se produit un accroissement de courant à travers le tube à rayons X- Dans*l'équipement représenté Figure 5, unebobine de concentra- tion magnétique 54 entoure le tube à rayons X et sert à réaliser une concentra- tion focale du courant spatial passant entre la cathode et l'anode du tube à rayons x.
La bobine magnétique 54 est reliée à l'enroulement secondaire du transformateur 55 dont l'enroulement primaire est relié à la ligné 22 en série avec la résistance variable 56. Dans le circuit d'alimentation 57 de la bobine 54 est monté le secondaire d'un transformateur 58./
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L'enroulement primaire de ce transformateur 58 ost monté en série avec l'en- roulement secondaire d'un transformateur d'alimentation 20 à haute tension, par le circuit 59, et en conséquence, il reçoit le courant qui passe à travers le tube à rayons X.
L'enroulement secondaire du transformateur 58 est relié en oppo- sition avec 1'enroulement secondaire du transformateur 55, de telle sorte qu' un accroissement du courant traversant le tube à rayons X produit une réduction da courant traversant la bobine 54:-
Le filament du tube a rayons X est alimenté en courant de chauf- fage par l'enroulement secondaire d'un transformateur 19, qui est alimenté par la ligne 22, par 11 intermédiaire d'une résistance variable 24, comme déjà dé- crit en regard des autres figures du dessin-
Lorsque le courant traversant'la bobine 54 augmente, la conver- gence du courant électronique ou des rayons cathodiques est accrue' en d'au- tres termes, la distance focale du tube à rayons X est réduite.
Inversement, une réduction du courant traversant;la bobine 54 a pour effet de réduire la concentration dans le tube à rayons X.
Au cours du fonctionnement de l'équipement représenté Fig. 5, lorsque le courant traversant le tube à rayons X est accru, par exmeple à la suite d'une réduction de la valeur de la résistance 24 entraînant le chauffage de la cathode à une température plus élevée, l'accroissement résultant du cou- rant traversant l'enroulement primaire du transformateur 58 entraîne un accrois sèment de la tension opposée à la tension appliquée à l'enroulement secondaire du transformateur 55 et produit une réduction résultante du courent traversant le circuit d'alimentation 57 de la bobine 54- Cela a pour effet d'étendre le spot sur l'anticathode
Il convient d'observer que la bobine 54 doit être placée sur l'ampoule 1, dans la direction longitudinale,
de manière à assurer la meilleure concentration pour toute la gamme des courants utilisés dans le tube à rayons X.
Le système représenté Figure 6 est analogue à celui de la Figure 1, mais il comporte, en plus des dispositifs sensibles aux intensités de cou- rant, des moyens de réglage du spot suivant les variations de la tension sous laquelle le tube est alimenté-
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Le transformateur 60 concourt avec le transformateur 32 au chauf- fage du filament 30. L'enroulement 18, qui fournit le courant de chauffage, ne doit pas subir l'effet des variations de tension qui surviennent dans la ligne d'alimentation, car, en pareil cas, l'intensité du courant traversant le tube à rayons X, varierait de façon irrégulière suivant la tension de la ligne.
Un dispositif stabilisateur, représenté à titre d'exemple sous la forme d'une ré- sistance, est adjoint dans ce but à l'installation'
Cependant, le tube à rayons X obéit aux variations de tension de la ligne pour l'intensité ou la dureté des rayons X produits, et ces variations s'accompagnent de variations de température du spot* L'étendue de se spot varie en conséquence suivant les dispositions qu'on va décrire' Le primaire du trans- -formateur 60 est monté de façon à recevoir le courant de la source 22. Dans le cas considéré, des conducteurs 61 et 62 le relient en série avec le primaire du transformateur 20, le secondaire étant relié par les conducteurs ;SI en série avec le secondaire 32, et les enroulements étant branchés de manière à agir dans le même sens.
Quand il se produit une élévation ou une chute de tension dans la ligne 82,'il lui correspond dans le circuit 31 une variation qui influe sur l'émission électronique du filament 30 dans le même sens Par exem- ple, une augmentation du potentiel d'alimentation, et d'autre part (sous l'ef- fet d'une augmentation de l'émission électronique du filament 30) une diminu- tion de la chute de potentiel à travers le tube 27- La chute de potentiel en- tre le dispositif de concentration 11 et la cathode 6, étend le spot focal et, par conséquent, donne une plus grande surface pour l'énergie plus grande da bombardement de l'anode' En cas de chute de tension, l'inverse se produit et le spot devient plus petit et plus nettement défini- En définitive,
dans un sens comme dans l'autre, les dimensions du spot se règlent suivant les varia- tions de l'énergie- Il est, d'autre part, bien entendu que les moyens, dispo- sitions et applications ci-dessus décrits, en détail et à titre d'exemple, n'ont aucun caractère limitatif et qu'on peut s'en écarter sans sortir du cadre de l'invention'